中國網/中國發展門戶網訊 我國的深空探測，歷經“兩彈一星”時期從無到有的技術積累，到21世紀以來中國探月工程20年的高速發展，再到新時代以來行星探測工程突飛猛進和近幾年行星科學一級學科的爆發式發展，已經成長為建設航天強國的一支重要氣力。今朝，american、歐洲、俄羅斯、japan(日本)、印度，以及一些新興航天機構和企業紛紛將深空探測目標轉向月球，一場科技制高點爭奪競賽已然開始。與20世紀的美蘇太空競賽完整分歧，本輪競賽以月球南極的水冰為新焦點，水資源的開采應用是各方盡力的配合目標。摸索太陽系的來源和演變、樹立可持續的地外人類駐留地、支撐未來深空探測任務，是人們對月球水的主要感化的關鍵共識，彰顯了這一研討主題在推動構建人類命運配合體方面的主要意義。
月球水研討的2個階段
水是懂得太陽系來源與演變的主要線索，指引著人類對地外宜居環境的搜尋，外行星科學研討中遭到極為廣泛的關注。
第1階段。關于月球上能否有水的爭論源自伽利略時代，17世紀初的地理學家應用低倍率看遠鏡觀察月表，認為玄色的區域被液態水覆蓋，用“海”“洋”“溪”“灣”等描繪水系形態的字、詞來定名月表分歧區域。19世紀中葉，人們開始認為月球是干燥且沒有空氣的，隨后又出現了各種理論來反駁這一觀點，甚至有人提出月球後背能夠存在水陸地和性命。20世紀30年月開始，科學家通過理論計算和數值模擬說明了月球上，特別是在極區的永遠陰影區，有水的能夠性。20世紀60—70年月，美蘇太空競賽加強了對月球水的摸索，極年夜促進了行星科學的發展，增進了人類對月球水的懂得。american在其實施的“阿波羅計劃”6次載人登月任務中，宇航員帶回了381.7千克月球巖石和泥土樣品，但對這些樣品的研討結果沒有顯示出月球水的存在。蘇聯實施了3次無人取樣前往任務，帶回0.327千克樣品，也沒有獲得確定的月球水存在的證據。從此，月球無水成為主流觀點。“阿波羅計劃”之后，探月活動進進高潮期，月球水研討的第1個階段宣佈結束。
第2階段。該階段始于20世紀90年月，american的“克萊門汀號”（Clementine）發現了月球兩極四周永遠陰影區存在水冰的證據。其后發射的“月球勘察者號”（Lunar Prospector）的探測結果支撐了月球極區存在水冰的觀點。于是，人們開始把留意力集中在月球極區。嚴重的衝破出現在2008年，american學者應用新技術從頭剖析阿波羅月壤樣品的任務獲得進展，找到了明確的水存在的證據；同期，印度的“月船一號”（Chandrayaan-1）任務搭載的月球礦物學繪圖儀（M3）檢測到了月球概況的羥基/水分子，且在月球極區尤為富集，重塑了人們對月球水一起配合用的懂得。2009年，american的“月球隕石坑觀測和傳感衛星任務”（LCROSS）進行了月球極區的撞擊實驗，對撞擊濺射物的觀測剖析結果證實了水的存在。隨著這些任務積累的數據不斷增多，月球水的研討也逐漸深刻，確認了月球上的水比之前認為的要多。到了2020年，american的平流層紅外地理觀測站（SOFIA）檢測到永遠陰影區之外的水分子，盡管其濃度相對較低（與撒哈拉戈壁上層泥土類似），但它在月球概況的廣泛分布引發了極年夜的關注。更為嚴重的衝破來自中國“嫦娥五號”月壤樣品的研討，這些樣品并非取自永遠陰影區，可是剖析結果表白含水量和分布范圍都遠超之前的理論估計。這一階段構成的主流觀點是月球上的水廣泛存在，月球兩極的永遠陰影區最為富集。
回看4個世紀的摸索，人們對月球水的認知跌蕩放誕升沉又動人心魄。從遙看的藝術想象逐漸走到行星科學的前沿，每一次技術的進步都帶來觀念的反轉；從美蘇太空競賽到當前的多國競賽，月壤的取樣前往和實驗室剖析都是綜合國力和科技競爭的最前線。現在，月球水的分布比半個世紀前認為的加倍復雜和動態，人們對月球的見解已經從一顆干燥、荒涼的衛星演變為一個擁有主要資源的天體，特別是水資源，能夠支撐人類深空探測走進新時代。摸索月球水的歷史進程不僅為我們的行星科學知識增加了主要的篇章，並且凸顯了月球在人類航天事業中的焦點感化。由此而開啟的深空探測新階段將對行星科學、摸索宇宙、太空經濟，甚至人類文明的發展進程都會產生深遠的影響。
聚焦水資源的月球探測全球競爭
尋找月球水是現代深空探測中最大志勃勃的挑戰之一。隨著人類將活動范圍延拓到地球之外，月球必將成為人類在太空中持續活動的關鍵基石。月球水至多包養具有3個方面的主要意義。
科學意義。月球構成之初的年夜撞擊事務能夠導致了全球范圍內巖漿洋的構成，水存在于原始巖漿洋中，影響著巖漿的流動性和物理化學性質，對巖漿洋的結晶序列和月殼厚度具有很年夜的制約感化。水的存在還可以下降月幔巖石的熔點及巖漿的黏度，導致火山噴發更為活躍和劇烈，由此可見，水是約束月球熱演變歷史的關鍵線索，也持續影響著月表的地貌特征。由于板塊構造活動，地球概況極少保存太陽系晚期的信息，而月球是一個地質時間膠囊，有能夠提醒晚期太陽系的狀況。月球兩極永遠陰影隕石坑中發現的水冰能夠含有陳舊的有機化合物和揮發物，月球概況的月壤中能夠儲躲了大批來自地球晚期的揮發物，為我們研討太陽系的來源和晚期演變供給了獨特的研討資料。是以，獲取月球高精度、高辨別率的水含量及其分布是未來探測的重點內容。
經濟意義。月球水開采能夠產生豐厚的回報。太空采礦的概念已經遭到關注，水是開采的重要目標，因為它有能夠轉化為氫和氧，而氫和氧是有價值的火箭推進劑成分。這將使月球能夠充當航天器的補給站，從而年夜年夜下降從地球運送補給品的相關本錢。此外，由開采月球水牽引出的技術衝破也必定能應用于地球資源的開采、提純、轉化和應用，實現降本增效必定會帶來經濟回報。確定水在月球的含量、存在情勢和儲存狀態是水資源開發與應用的關鍵。
戰略意義。采集和應用月球資源的才能是國家權威和地緣政治影響力的標志。月球下水的存在使其成為一種戰略資產，有才能決定太空中新的聯盟和競爭。各國都熱衷于應用月球資源來確保其在太空的自立權，并為未來的太空事業奠基基礎。對月球水的配合興趣可以成為國際一起配合的催化劑，促進彌合政治經濟不合的伙伴關系。當然，樹立國際一起配合極具挑戰性，這需求一個公認的國際框架來負責任地治理月球資源的開采和應用，觸及解決法令、環境、品德和地緣政治問題，以避免沖突并確保可持續與戰爭應用太空。
認識到月球水的主要性，多個國家的航天機構和實體已參加到定位、評估并最終提取這些資源的全球競賽中。這場競賽將科學研討、經濟好處和國家戰略結合起來，推動國際太空一起配合與競爭的新時代。今朝，已公開的重要探測任務包含：
american。american正在實施“阿爾忒彌斯計劃”（Artemis）再次載人登月，將在月球南極進行調查、實驗和采集樣品，建設基地支撐人類在月球概況的長期活動。2024年末，american航空航天局（NASA）將發射VIPER（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover）月球車，前去月球南極尋找水冰和其他潛在資源，為確定載人任務的著陸點供給信息，并確定月球資源的開采方法以支撐未來的深空探測。別的，NASA還計劃在近期發射另一項小型創新探測任務“月球開拓者號”（Lunar Trailblazer），該任務將通過環繞探測專門研討水在月球上的分布情況。
中國。中國探月工程4期計劃中，月球南極被確定為重點探測區域。“嫦娥六號”計劃于2024年在月球後背的南極-艾肯盆地進行取樣前往；2026年，“嫦娥七號”將以繞、落、巡、撞的方法對月球南極的水資源進行詳細探測；“嫦娥八號”將在2030年之前初步構成長期科學探測與實驗、原位資源應用、科研站長期自立運行等綜合才能，構建國際月球科研站的基礎框架。此外，中國已正式發布了載人探月的初步計劃，計劃在2030年前后實現載人登月并進行科學摸索。
歐洲。德國航空航天中間的LUWEX項目正在進行月球水的提取和純化技術驗證，進一個步驟推進了月球水資源應用的遠景，開創了從月壤中提取水的先河，使其成為飲用、制氧的可行來源，并成為氫基火箭推進劑的主要組成部門。同時歐洲航天局（ESA）還計劃發射月球揮發分和礦物測繪軌道器（VMMO），尋找月球南極永遠陰影區的水冰。
印度。“月船一號”軌道器初次供給了月球上存在羥基和水分子的證據，“月船二號”軌道器的目標是繼續尋找月球上的水，于2023年發射的“月船三號”探測器則著陸在接近南極的月球概況，未來的“月船四號”任務將完成月球樣品的取樣前往。印度與japan(日本)一起配合的“月球極區探測任務”（LUPEX）計劃在2026年之后向月球南極發送著陸器和巡視器，進行月球水的探測。
俄羅斯。延續了蘇聯Luna月球探測任務，2023年發射的Luna 25未勝利軟著陸；計劃在2027年發射Luna 26月球軌道器，以研討月球上可用的天然資源；2028年發射Luna 27月球著陸器，前去月球南極-艾肯盆地，對月球南極的水等揮發性物質進行探測。
japan(日本)。小型登月探測器SLIM（Smart Lander for Investigating Moon）在2024年1月著陸月球概況，實現了月球概況100米以內的精確軟著陸，為月球極區小區域的精準探測供給了技術支撐。
韓國。2022年發射了韓國“探路者月球軌道器”（KPLO）調查月球水冰等資源，繪制永遠陰影區域內的反射率圖，以尋找水冰沉積物存在的證據。
其他。月球探測逐漸邁向商業化，越來越多的商業公司也開啟了月球探測任務，進行資源的調查。例如，american的Intuitive Machines公司計劃在2024年向月球南極四周發送2個著陸器，進行水冰的勘測，并從月表以下采集水冰，在2024年2月第1次任務已經勝利軟著陸月球；Astrobotic公司于2024年1月發射了“游隼號”著陸器，計劃在雨海西側著陸探測，雖未勝利，但尋找月表水是任務制訂的主要目標之一；japan(日本)的iSpace公司計劃于2024年底發射月球著陸器和月球車，開展對月球資源的勘察。
可以看到，人們圍繞月球水資源的主要性已經構成了廣泛共識。尤為值得留意的是，這次科技競賽吸引了國家航天機構以外的商業公司參與此中。這一方面反應出月球水的經濟價值從理論想象過渡到了市場行為，另一方面也標志著深空探測已經衝破了當局主導基礎研討計劃所特有的中長期性，開始向規模化和短平快包養行情的趨勢發展。這意味著，搶占深空探測科技制高點不僅需求長期堅持的年夜型系列任務規劃，還應有小快靈和時效性強的機動型任務規劃。
我國月球水探測的形勢剖析與建議
當前我國深空探測與行星科學發展不協調
中國探月工程立項以來的20年，獲得了舉世矚目標偉年夜成績。“嫦娥三號”月球探測器初次實現了中國航天器在地外天體軟著陸和概況巡視探測，“嫦娥五號”探測器實現了我國初次地外天體采樣前往，“天問一號”火星探測器一次任務就實現了火星環繞、著陸和巡視探測，在火星上初次留下中國人的印跡。深空探測六戰六捷，我國的航天工程技術實現了從天然地球衛星和載人航天，到地月系統，再到行星際探測的跨越式發展。未來我國將繼續實施探月工程4期和行星探測工程，我國航天工程的程序將邁向外太陽系，周全開啟建設航天強國新征程。
但是，與航天工程技術輝煌的成績比擬，我國的行星科學研討卻還處在起步階段。2021年10月，國務院學位委員會正式同意中國科學院年夜學行星科學一級學科博士學位授予權。2022年，行星科學正式列進通俗高級學校本科專業目錄。由于學科發展和人才培養體系的不健全，相應的行星探測前沿技術、行星探測應用與研討平臺、行星科學前沿研討、人才隊伍建設等各方面均不克不及與深空探測年夜國的位置相婚配，更無法滿足深空探測強國的需求，凸顯出了戰略布局中的單薄環節。當前，我國深空探測發展的重要牴觸就是行星科學學科發展與航天工程技術發展不協調不婚配的牴觸。
習近平總書記指出，“摸索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國，是我們不懈尋求的航天夢”。中國始終把發展航天事業作為國家整體發展戰略的主要組成部門，始終堅持為戰爭目標摸索和應用外層空間。但放眼當當代界，隨著太空中的信息獲取和態勢感知對空中軍事活動的信息聲援感化越來越強，american、俄羅斯、法國、澳年夜利亞等國都相繼成立了太空軍，依托國家級投資和攙扶商業航天，不斷擴年夜和強包養網化太空軍事氣力，搶占未來太空制高點。近年來，american甚至計劃將太空態勢感知拓展至地球同步軌道至拉格朗日L2點之間的地月空間，今朝正在開發地月空間監視和態勢感知技術。面對國外這種日益加劇的太空軍事化傾向與我國戰爭應用太空的發展理念的牴觸，我們唯有加速搶占相關領域的科技制高點，才幹從容應對未來的挑戰。
近年來，有些國家在航天領域對我國采取了工程技術嚴加封鎖、科學研討制止一起配合的態度，同時發起諸如《阿爾忒彌斯協定》之類的探月協議，試圖繼續長期維持先發優勢，對他國的科技進行圍堵打壓。在這種情況下，走出一條科技自立自強的途徑，發展有中國特點的深空探測事業，建設有中國特點的行星科學學科，是搶占科技制高點的最佳選擇。
我國的勝利經驗和優勢
20世紀50—60年月，依附舉國體制優勢，我國衝破東方國家技術封鎖，獲得了“兩彈一星”工程的宏大勝利，孕育構成了偉年夜的“兩彈一星”精力。在“兩彈一星”的帶動下，我國樹立了現代化的學科體系，支撐了工程任務的順利實施，培養了連續堅實的人才梯隊，也把我國的科學研討和技術研發都帶上了高程度發展之路。在此過程中，中國科學院構成了規模巨大、特點鮮明的高程度學科建制化，培養了學科門類豐富、人才儲備雄厚、平臺技術先進的局勢，為國家的科技發展作出了宏大貢獻。
我國實施深空探測工程以來，孕育出了“追逐夢想、勇于摸索、協同攻堅、一起配合共贏”的探月精力，行星科學從無到有，發展迅猛。越來越多的行星科學研討者決然歸國，一批又一批的天然科學研討者把研討領域拓展到行星科學上來。中國科學院年夜學牽頭建設行星科學一級學科，2019年偕北京年夜學、噴鼻港年夜學、澳門科技年夜學等27所高校成立了“行星科學聯盟”。短短數年，行星科學學科的研討生和本科生的招生任務敏捷在多個研討所和多所年夜學開展起來。2023年，中國科學院年夜學為中國首位行星科學博士頒發了學位證。2021和2023年兩次全國性行星科學會議的參會人數均超過千人。這一年夜好局勢再次證明了我國科技界和教導界正在傳承“兩彈一星”精力，有決心和才能圍繞國家戰略需乞降科學前沿嚴重問題敏捷組建建制化研討團隊，開展建制化科研攻關，搶占科技制高點。
關于我國搶占月球水資源科技制高點的建議
人類航天的發展總體來看有2個需求：一個是飛向更遙遠的目標，另一個是更貼近目標。1957年蘇聯發射第一顆衛星以來，低地球軌道（LEO）成為各國必爭之地。截至2023年，已有70多個國家，出于科研、軍事或商業等各類目標，向地球LEO軌道發射了超過1萬顆天然衛星。2010年前后的年發射量僅為10—60不等，近年來，隨著發射技術進步、發射本錢下降和社會效益年夜幅晉陞，這一數字持續飆升，2020年達到1 300顆，2021年更是超過1 400顆。未來，將有更多天然衛星抵達近地球軌道，包含Space X、OneWeb、Amazon和StarNet/GW在內的多家機構已經提出總數超6.5萬的LEO衛星計劃。LEO衛星呈現“星鏈”或“星座”特征，單是盧旺達提出的“Cinnamon”星座中，衛星數量或超32萬顆。
作為人類深空摸索的首站，月球的戰略位置、科學意義和商業價值不問可知，但月球探測的現狀與此不相婚配。早在人類社會進進衛星時代起始，探測月球已然成為焦點。20世紀90年月以前，總體以美蘇太空競賽為基調，實施多達91次的月球探測計劃。20世紀90年月以來，中國、american、歐洲、japan(日本)、印度和以色列等國家和地區實施了約20次探測任務，掀起月球探測第二次熱潮。這次熱潮總體呈現多國參與和國際一起配合勢態，將月球水等資源勘查及戰爭應用作為重要目標。但是，與地球LEO軌道比擬，今朝在軌的繞月衛星屈指可數，日常的近月軌道衛星更是寥寥。沒有能充足應用月球無年夜氣、便于抵近連續運行的軌道優勢，沒有實現近月軌道（30千米以下）的連續高分測量，晦氣于月球資源普查應用，制約摸索月球科學規律。我國應當布局“近月軌道星座化”多學科綜合穿插探測任務，實現星間、星-月和星-地的立體連續感知，搶占月球資源勘察、環境監測和科學研討科技制高點。
月球探測是人類配合的事業，行星科學牽引月球探測的進程，而探測技術則是包養網月球摸索活動的保證。將月球摸索納進“人類命運配合體”框架，建議加強實施中國探月工程，加速推進新任務的論證和立項，積極主導和參與國際月球探測新項目平臺，通過交通和借鑒各國先進技術和經驗，配合推動月球和深空探測事業的發展。行星科學，作為新興穿插學科，引領月球和深空探測任務的規劃布局和實施，但是，傳統地學和探測技術已不克不及滿足深空探測學科穿插綜合性需求。建議依托行星科學的學科建設契機，加年夜社會科普教導和宣傳力度，廣納人才，持續推進行星科學“科教融會”，培養行星科學綜合性科技人才和治理人才，為探月工程供給無力的支撐。持續鼓勵技術研發和科學創新，推動關鍵技術、理論的衝破和應用，進一個步驟晉陞衛星平臺技術、多物理場探測技術和數據處理技術，“為人所不為，為人所不克不及”，加速戰爭開發應用月球的進度。
總之，行星科學是系統性穿插學科，其發展需求從多個方面進手，包含持續實施深空探測任務、加強技術研發和創新、加強國際一起配合與交通、重視科普教導和宣傳、培養專業人才、鼓勵社會參與和支撐等。只要這樣，才幹夠更好地推動我國探月和深空事業的發展。
瞻望
瞻望未來，月球水的爭奪將在未來太空摸索中飾演主要腳色。它有潛力在太空中孵化新的經濟基礎設施，支撐幾代人的科學研討，并為人類文明走向太空奠基基礎。在這場全球競賽中，技術創新蓬勃發展。國家航天機構、組織、企業等紛紛努力于開發和完美用于精確著陸的導航系統、用于摸索和取冰的機器人、用于擴展任務的性命支撐系統等。我們將在這個時代再次見證“阿波羅計劃”式的溢出效應——深空探測的推動帶來許多衝破，滲透到地球的日常生涯中。
隨著各國在一起配合與競爭之間尋求奧妙的均衡，前去月球南極的征途已經不僅僅是一場科技競賽。它代表著國家的夢想藍圖的程度以及將其實現的才能，體現了人類的摸索精力和對進步的不懈尋求，無論是在地球、其自然衛星還是更遠的處所。月球水資源競賽正在參與塑造深空探測、國際關系和技術創新的未來。我國在這場新的競賽中的進展，依賴于科技、教導、經濟、國際一起配合等各領域的協同發展，有了“兩彈一星”精力的傳承，我國倡導的戰爭發展理念也將推動世界科技的進步，為人類發展謀求更年夜的福祉。
（作者：魏勇、何飛、張輝，中國科學院年夜學地球與行星科學學院 中國科學院地質與地球物理研討所；林紅磊，中國科學院地質與地球物理研討所。《中國科學院院刊》供稿）